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语言只是工具，而算法才是程序的灵魂。这句话，我估计你在编程之路上，已经听到过无数次。但具体到工作里，你是不是还会有下面这样的困惑？数据结构和算法，跟操作系统、计算机网络一样，是脱离实际工作的知识。除了面试，我可能这辈子也用不着。就算不懂这块知识，只要 Java API、开发框架用得熟练，我照样可以把代码写得“飞”起来。那今天我就来详细聊一聊，为什么要学习数据结构和算法。

首先我先问你个问题，作为一名开发工程师，你真的愿意做一辈子的 CRUD boy 吗？我知道，大部分的程序员整天做的事情就是增删改查，在所谓的“业务开发”工作里，更多的是利用已经封装好的现成的接口、类库来堆砌或者翻译业务逻辑，这其中很少需要数据结构或者算法之类的知识。但是，不需要自己实现，

并不代表什么都不需要了解。举个例子，如果你不知道这些类库背后的原理，不懂得时间、空间复杂度分析，那你又如何有信心能用好、用对它们？存储某个业务数据的时候，你如何知道应该用 ArrayList，还是 linkedList 呢？调用了某个函数之后，你又该如何评估代码的性能和资源的消耗？初级程序员才比招式，高级程序员只看内功。一个简单的 ArrayList、linked List

的选择问题，就可能会产生成千上万倍的性能差别。这个时候，数据结构和算法的价值就完全凸显出来了。

如果你理解他们背后对应的数据结构，那就可以迅速看到这些类背后的本质区别，那个时候，你根本不用死记硬背，自然理解什么样的场景里该选择什么。在西安交大读研究生的时候，一个师兄给了我一本《算法导论》，从此我便一头扎进算法世界，到现在也十多年了。这期间，我研究过数十本数据结构与算法的书籍，并对它们进行了仔细地对比、分析。

从事哪些方面编程的程序员，才需要频繁地去设计算法？

对于一名优秀的程序员来说，面对一个项目的需求的时候，一定会在脑海里浮现出最适合解决这个问题的方法是什么，选对了算法，就会起到事半功倍的效果，反之，则可能会使程序运行效率低下，还容易出bug。因此，熟悉掌握常用的算法，是对于一个优秀程序员最基本的要求。

那么，常用的算法都有哪些呢？一般来讲，在我们日常工作中涉及到的算法，通常分为以下几个类型：分治、贪心、迭代、枚举、回溯、动态规划。下面我们来一一介绍这几种算法。

一、分治算法

分治算法，顾名思义，是将一个难以直接解决的大问题，分割成一些规模较小的相同问题，以便各个击破，分而治之。

分治算法一般分为三个部分：分解问题、解决问题、合并解。

分治算法适用于那些问题的规模缩小到一定程度就可以解决、并且各子问题之间相互独立，求出来的解可以合并为该问题的解的情况。

典型例子比如求解一个无序数组中的最大值，即可以采用分治算法，示例如下：

def pidAndConquer(arr,leftIndex,rightIndex):

if(rightIndex==leftIndex+1 || rightIndex==leftIndex){

return Math.max(arr[leftIndex],arr[rightIndex]);

}

int mid=(leftIndex+rightIndex)/2;

int leftMax=pidAndConquer(arr,leftIndex,mid);

int rightMax=pidAndConquer(arr,mid,rightIndex);

return Math.max(leftMax,rightMax);

二、贪心算法

贪心算法是指在对问题求解时，总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说，不从整体最优上加以考虑，他所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。

贪心算法的基本思路是把问题分成若干个子问题，然后对每个子问题求解，得到子问题的局部最优解，最后再把子问题的最优解合并成原问题的一个解。这里要注意一点就是贪心算法得到的不一定是全局最优解。这一缺陷导致了贪心算法的适用范围较少，更大的用途在于平衡算法效率和最终结果应用，类似于：反正就走这么多步，肯定给你一个值，至于是不是最优的，那我就管不了了。就好像去菜市场买几样菜，可以经过反复比价之后再买，或者是看到有卖的不管三七二十一先买了，总之最终结果是菜能买回来，但搞不好多花了几块钱。

典型例子比如部分背包问题：有n个物体，第i个物体的重量为Wi，价值为Vi，在总重量不超过C的情况下让总价值尽量高。每一个物体可以只取走一部分，价值和重量按比例计算。

贪心策略就是，每次都先拿性价比高的，判断不超过C。

三、迭代算法

迭代法也称辗转法，是一种不断用变量的旧值递推新值的过程。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法，它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点，让计算机对一组指令(或一定步骤)进行重复执行，在每次执行这组指令(或这些步骤)时，都从变量的原值推出它的一个新值。最终得到问题的结果。

迭代算法适用于那些每步输入参数变量一定，前值可以作为下一步输入参数的问题。

典型例子比如说，用迭代算法计算斐波那契数列。

四、枚举算法

枚举算法是我们在日常中使用到的最多的一个算法，它的核心思想就是:枚举所有的可能。枚举法的本质就是从所有候选答案中去搜索正确地解。

枚举算法适用于候选答案数量一定的情况。

典型例子包括鸡钱问题，有公鸡5，母鸡3，三小鸡1，求m钱n鸡的所有可能解。可以采用一个三重循环将所有情况枚举出来。代码如下：

五、回溯算法

回溯算法是一个类似枚举的搜索尝试过程，主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解，当发现已不满足求解条件时，就“回溯”返回，尝试别的路径。

许多复杂的，规模较大的问题都可以使用回溯法，有“通用解题方法”的美称。

典型例子是8皇后算法。在8 8格的国际象棋上摆放八个皇后，使其不能互相攻击，即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问一共有多少种摆法。

回溯法是求解皇后问题最经典的方法。算法的思想在于如果一个皇后选定了位置，那么下一个皇后的位置便被限制住了，下一个皇后需要一直找直到找到安全位置，如果没有找到，那么便要回溯到上一个皇后，那么上一个皇后的位置就要改变，这样一直递归直到所有的情况都被举出。

六、动态规划算法

动态规划过程是：每次决策依赖于当前状态，又随即引起状态的转移。一个决策序列就是在变化的状态中产生出来的，所以，这种多阶段最优化决策解决问题的过程就称为动态规划。

动态规划算法适用于当某阶段状态给定以后，在这阶段以后的过程的发展不受这段以前各段状态的影响，即无后效性的问题。

典型例子比如说背包问题，给定背包容量及物品重量和价值，要求背包装的物品价值最大。

我将算法分为专业类算法、通用类算法和实用类算法，算法应该和语言无关的，用代码展示算法只是算法的一种表达形式，你还可以用流程图描述算法，所以最重要的是理解算法的设计思想。

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